[发明专利]基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性搅拌头及焊接方法

权利要求书

1.基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：采用基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性搅拌头，此基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性搅拌头包括搅拌针、轴向推环、推轴、水冷外套筒和轴肩圆环，所述搅拌针、轴向推环和轴肩圆环同轴设置，各个轴肩圆环依次套接，且位于最内层的轴肩圆环套接在搅拌针，且所述轴肩圆环位于水冷外套筒内，而所述搅拌针的下端伸出水冷外套筒；各个轴肩圆环的上端通过相应的销钉与轴向推环连接，所述推轴与轴向推环之间通过轴承连接；

包括以下步骤：

S1、轴肩圆环的制备：根据被焊工件，确定轴肩圆环的材料，并制备成不同直径的轴肩圆环；

S2、搅拌头的装备：将制备好的轴肩圆环通过销钉固定在轴向推环的下端，且各个轴肩圆环依次套接，再将直径最小的轴肩圆环套接在搅拌针，而直径最大的轴肩圆环被水冷套筒套接，将各个推轴均匀固定在轴向推环的上端，以完成搅拌头的装配；

S3、搅拌摩擦焊接：将装配好的搅拌头安装在焊机主轴，并设置焊接参数，开启焊接设备，搅拌针以一定速度旋转以对被焊材料进行搅拌摩擦焊接；与此同时轴肩圆环以一定速度旋转，且在轴向推环和推轴的推动下，轴肩圆环以一定速度向被焊工件方向运动，轴肩圆环的下端不断塑化消耗，塑化后的轴肩圆环材料融入焊缝后发生冶金结合，增强整个焊缝的耐受性。

2.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：所述轴肩圆环的材料为Al、Co、Cr、Fe、W中的任意一种或组合。

3.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：各个轴肩圆环的壁厚相等。

4.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：各个轴肩圆环采用不同的金属材料制成。

5.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：各个推轴相对于搅拌针圆周均匀分布。

6.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：在步骤S3中，塑化后的轴肩圆环材料中的一部分在搅拌针的搅动作用下融入焊缝内部发生冶金结合，另一部分在焊缝表面形成冶金耐受层。

7.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：在步骤S3中，搅拌针和轴肩圆环同速同向旋转，旋转速度均为800rpm，焊接速度为200mm/min。

8.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：在步骤S3中，搅拌针和轴肩圆环差速逆向旋转，其中搅拌针的旋转速度均为300-800rpm，轴肩圆环的旋转速度为400-1200rpm，焊接速度为50-200mm/min。

9.根据权利要求1所述的基于强冶金反应的随焊增强焊缝耐受性焊接方法，其特征在于：在步骤S3中，轴肩圆环沿轴向推动轴肩圆环的进给速度为0.1~1mm/min。